2. Краткая характеристика грунтов

Материальные и финансовые затраты на выполнение ЗУ зависят от электропроводящих свойств и от коррозийной активности грунтов в месте размещения заземлителей.

Известно, что земля не является однородной, а имеет слоистое строение. Слои земли расположены практически горизонтально и представляют собой грунты различного рода с разным минеральным составом, структурой, пористостью, плотностью, разным содержанием влаги, солей и пр.

Электропроводящие свойства грунтов характеризуются их удельным сопротивлением , т.е. сопротивлением куба грунта с ребром в 1м. Единицей измерения является «Ом на метр» (Ом∙м). Удельные электрические сопротивления грунтов зависят от многих факторов (влажности, температуры, глубины залегания и др.), и их значения колеблются в широких пределах. В табл.2.1 приведены обобщенные данные по расчетным значениям при частоте 50-60 Гц грунтов верхнего слоя земли (мощность не более 50м), [2].

Таблица 2.1

Рекомендуемые расчетные значения удельного электрического сопротивления талых грунтов.

Грунты	, Ом∙м
Песок: сильно увлажненный грунтовыми водами умеренно увлажненный влажный слегла влажный сухой Суглинок: сильно увлажненный грунтовыми водами влажный Глина Торф Солончаки Щебень: сухой мокрый Дресва Гранит	10-60 60-130 130-400 400-1500 1500-4200 10-60 60-100 20-60 10-50 15-25 >5000 >3000 5500 22500

При проектировании необходимо в качестве расчетного принимать наибольшее возможное в течение года значение грунтов в месте расположения заземлителей. Более достоверные значения получаются при использовании данных по исследованию удельных сопротивлений и других характеристик грунтов конкретных регионов.

В большинстве случаев заземлители располагаются в неоднородной земле, т.е. в земле, удельные электрические сопротивления в разных точках которой разные. Чаще всего земля в месте расположения заземлителей имеет два слоя. Толщина (мощность) верхнего слоя равна мощности слоя сезонных изменений. Этот слой подвержен воздействию погодных условий, и значения его удельного сопротивления имеют значительные сезонные колебания. На второй слой погодные условия практически не воздействуют, и удельное сопротивление его считают неизмененным в течение года.

Если учитывается неоднородность земли, то в формулах табл.3.1 заменяется на _э- эквивалентное сопротивление земли.

Эквивалентное удельное сопротивление двухслойной земли для одиночного заземлителя (электрода) рассчитывается как эквивалентное сопротивление двух участков электрода, размещенных в разных слоях и соединенных параллельно. Например, для вертикального стержневого электрода длинной l, расположенного в двухслойной земле, оно определяется по формуле, [3]

, (2.1)

где и - длины частей электрода, находящихся соответственно в первом и втором слоях земли;

и - удельные электрические сопротивления этих слоев.

Вода в составе грунта при отрицательных температурах замерзает, а при положительных испаряется. В результате, как в первом, так и во втором случае удельное сопротивление грунта возрастает. Степень увеличения зависит от влажности земли и температуры наружного воздуха, т.е. от погодных условий в районе расположения объекта и меняется в течение года. Измерения и сопротивления заземляющих устройств обычно проводят в теплое время года. Поэтому измеренные значения будут отличаться от тех, которые будут иметь место в неблагоприятных погодных условиях.

Значения при неблагоприятных погодных условиях принимаются за расчетные.

Расчетные значения _расч определяются путем умножения значения измеренного _изм на коэффициент сезонности ψ, величина которого зависит от влажности земли и климатической зоны расположения заземляющего устройства:

_расч = ψ ∙ _изм .

Характеристика климатических зон России привидена в табл.2.2, а значения ψ выбираются в зависимости от климатической зоны и влажности земли из табл.2.3.

Таблица 2.2

Характеристики климатических зон.

Хар-ки климатических зон	Климатические зоны
	I	II	III	IV
Средняя многолетняя низшая температура (январь), ^0С Средняя многолетняя высшая температура (июль), ^0С Среднегодовое количество осадков, мм Продолжительность замерзания вод, дни	От – 20 до – 15 От +16 до +18 ≈ 400 190-170	От –14 до –10 От +18 до +22 ≈ 500 150	От –10 до – 0 От +22 до +24 ≈ 500 100	От – 0 до +5 От +24 до +26 300 - 500 0

Таблица 2.3.

Значения коэффициентов сезонности ψ

Климатическая зона	Условная толщина слоя сезонных изменений, м	Влажность земли во время измерений
		повышенная	нормальная	малая
I	2,2	7,0	4,0	2,7
II	2,0	5,0	2,7	1,9
III	1,8	4,0	2,0	1,5
IV	1,6	2,5	1,4	1,1